高寒地区不同禾豆混播组合与比例对牧草产量及品质的影响

方 伟

(青海省草原改良试验站，青海 共和 813000)

青藏高原是世界范围内高原牦牛和藏羊等牲畜的主要产地[1]，其畜牧业以天然草地为基础[2]，但由于其独特的地理位置形成了高寒气候，使天然草地枯草期达6～7个月，生长季较短，导致可食性牧草生长受限，养分积累较少，因此造成夏秋季牲畜膘肥体壮，冬春季节草地资源匮乏影响牲畜生长而出现饿瘦冻死现象加剧[3]；同时90%的草地放牧过载[4]，加剧其退化为黑土滩[5]，造成水土流失[6]，沙化[7]等生态问题愈严重；严重限制了高寒区畜牧业可持续发展。因此缓解天然草地的放牧压力，并为冬春季牲畜提供优质、稳定的牧草资源是高原畜牧业亟需解决的问题。

研究表明，天然草地中人工草地每增加1%，其生产力可提高4%，人工草地增加到10%时，其生产力可提高一倍[8]。人工草地是缓解牧区天然草地放牧压力和提升草地生产力的有效途径，其高效集约的生产方式[9，10]，也有助于保护和恢复退化的天然草地，亦为高寒畜牧业的可持续发展提供稳定优质牧草资源[11，12]。

人工草地建植的经典模式是豆科与禾本科牧草混播，可提高人工草地群落稳定性，实现优质且高产的牧草[13]，亦可利用豆科根瘤菌的固氮作用改良混播草地的土壤状况[14]，同时适宜的混播草种与混播比例可大幅度提升人工草地的生产价值[15，16]。但是，牧草自身的生理特性导致同种牧草在不同地区所表现出来的适应性与生产性能不同[17]，且混播比例不当会造成负增产，降低其经济效益。因此，草种因地制宜是混播草地关注的热点问题，但对高寒地区不同品种和混播比例对禾豆混播草地研究较少。鉴于此，本研究以青牧1号老芒麦、兰箭1号箭筈豌豆、青建1号饲用豌豆为供试材料，设不同禾豆混播组合和比例为处理，以单播禾本科或豆科草地为对照，测定其生产性能、营养品质，分析不同品种组合和混播比例对禾豆混播草地生产力、品质的影响，同时利用灰色关联度，对不同混播组合处理下混播牧草产量和品质进行综合评价，为筛选青海地区禾豆混播高产优质的混播组合，以期为高海拔地区建植禾豆混播的人工草地提供科学依据。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验地位于青海省草原改良试验站，37°05′N，99°35′E，海拔3 270 m。高原干旱大陆性气候，具有日照强烈、昼夜温差大、冬寒夏凉、干旱少雨、季风大等气候特征，在青藏高原具有高寒草地生态环境典型的代表性，其年均温-0.7℃，年均降水量359.8 mm，年均蒸发量1 501 mm，≥0℃年积温1 330℃·d，≥10 ℃年积温250℃·d，无绝对无霜期，土壤为暗栗钙土[18，19]。

1.2 试验材料

禾本科饲草以青牧1号老芒麦为供试材料，豆科饲草以兰箭1号箭筈豌豆，青建1号饲用豌豆为供试材料。分别简称老芒麦、箭筈豌豆和饲用豌豆。

1.3 试验设计

以老芒麦、箭筈豌豆和饲用豌豆3种饲草建植禾豆混播人工草地。采用裂区试验设计，主区为混播组合，老芒麦+箭筈豌豆(A1)、老芒麦+饲用豌豆(A2)，副区为混播比例，即老芒麦+箭筈豌豆、老芒麦+饲用豌豆，共设7个处理(T1～T7)，另以单播禾本科(T8)、单播豆科(T9)为对照，试验设计见表1。

各处理3次重复，共计54个小区，各小区面积4 m×5 m=20 m2，小区间隔为0.5 m，每区12行，行距30 cm。

在播种前将底肥(磷酸二铵500 kg/hm2)均匀撒施地表。建植完成后不再进行施肥，无灌溉，定期除杂草、防治病虫害。

表1 试验设计及播量

1.4 测定项目及方法

1.4.1 株高 每小区随机取老芒麦(开花期)、箭筈豌豆与饲用豌豆(初花期)各10株，测量从地面至植株穗尖的绝对高度。

1.4.2 鲜、干草产量 9月底进行刈割，每小区随机测定4个具有代表性的1 m样段，留茬5 cm，禾本科和豆科牧草混合剪割后称其鲜重，带回实验室105℃杀青30 min，65℃烘干后称其干重。

1.4.3 茎叶比 在测定完鲜草产量之后，将处理后的饲草进行茎、叶分离，称重，用茎重与叶重的比值来表示茎叶比。

1.4.4 营养指标 取鲜草500 g，105℃杀青30 min，65℃烘干后的干草样全部用高速粉碎机粉碎后装入塑料自封袋，备营养成分检测。粗蛋白质(CP)含量采用凯氏定氮法；中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)含量采用范氏洗涤纤维法；粗脂肪(EE)含量测定采用索氏浸提法。

1.5 统计分析与评价方法

试验数据在Excel 2019进行整理和作图，采用SPSS 19.0对光合参数进行交互双因素方差分析和单因素ANOVA分析处理，并用Duncan法进行多重比较(P<0.05)，以平均值±标准差表示。

参照文献[20]利用灰色关联度为综合评价不同处理禾豆混播草地的生长，对其产量和营养指标进行综合评价：

第一，确定参考数列：各项指标的最优值为参考列，记为{X0(k)}(k=1，2，3，…，n)，各项指标测定值为比较数列，记为{Xi(k)}(i=1，2，3，m，m为处理数(本试验为14)，此处为X；k=1，2，3，..，n，n为测定指标数(本试验为9))。

2 结果与分析

2.1 品种和比例对禾豆混播草地生产性能和营养价值的影响

由表2可知，两种混播组合对禾本科株高、豆科株高和茎叶比指标存在极显著影响(P<0.01)；混播比例对禾本科株高、豆科株高、茎叶比、鲜草产量和干草产量指标有极显著影响(P<0.01)；禾本科株高、豆科株高、鲜草产量和干草产量受混播组合和混播比例二者交互作用的极显著影响(P<0.01)。

表2 品种和比例对禾豆混播草地生产性能影响的双因素方差分析(F值)

由表3可知，两种混播组合对粗脂肪指标有显著影响(P<0.05)。混播比例对粗脂肪有显著影响(P<0.05)，对粗蛋白质、酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维有极显著影响(P<0.01)。粗脂肪受混播组合和混播比例二者交互作用的显著影响(P<0.05)。

表3 品种和比例对禾豆混播草地营养品质影响的双因素方差分析(F值)

2.2 混播组合对禾豆混播草地生产性能及营养品质的影响

由表4可知，混播组合A1的禾本科株高和茎叶比显著高于A2(P< 0.05)；A2的豆科株高显著高于A1(P< 0.05)，不同混播组合间鲜草产量和干草产量均无显著差异。

表4 混播组合间禾豆混播草地生产性能的差异

由表5可知，混播组合A1的粗脂肪含量显著高于A2(P< 0.05)。不同混播组合间粗蛋白质、酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维均无显著差异。

表5 混播组合间禾豆混播草地营养品质的差异

2.3 混播比例对禾豆混播草地生产性能及营养品质的影响

表6 混播比例间禾豆混播草地生产性能的差异

由表7可知，混播草地的粗蛋白质含量随豆科牧草混播比例的增加而增大，其中单播豆科处理(T9)的粗蛋白质含量显著高于其它处理(P<0.05)。单播禾本科粗脂肪含量最低，单播豆科粗脂肪含量最高。单播老芒麦(T8)处理的NDF，ADF含量最高，单播豆科牧草(T9)处理NDF，ADF含量最低，且随着豆科牧草比例增加显著逐渐降低。

表7 混播组合间禾豆混播草地营养品质的差异

2.4 灰色关联度综合分析

表8 混播组合和比例对混播草地生长特性影响的灰色关联度综合评价

3 讨论

3.1 混播组合对草地生产性能和营养品质的影响

禾豆混播相比单播草地，可提高植物光合性能进而提高其产量[21]。而不同草种对特定生境的适应性差异，其生产性能和营养品质存在较大差异[22]。若混播组合选择不当，则造成种间不良竞争，产生牧草生长不良，结构稳定性差、品质下降等问题[23]。混播草种的选择是决定混播组合的生产力高低[24]，产量持续时间长短重要因素[25]。本试验结果表明，混播组合极显著影响禾本科和豆科牧草的株高和茎叶比(P<0.01)，但鲜、干草产量不受混播组合影响。老芒麦+箭筈豌豆组合鲜、干草产量均优于老芒麦+饲用豌豆组合，并显著高于单播老芒麦、单播箭筈豌豆和单播饲用豌豆(P<0.05)，这和刘敏等[26]发现紫花苜蓿与无芒雀麦混播产量显著高于单播紫花苜蓿的结果相似(P<0.05)。 这也印证了适宜的品种组合可减轻种间竞争，使混播草地发挥协同作用更合理利用水、肥、气、热等环境资源，显著提高生产力[27]。说明高寒区禾豆混播草地生产力，优于单播草地，且老芒麦+箭筈豌豆组合优于老芒麦+饲用豌豆。禾豆混播草地中牧草粗蛋白质(CP)满足动物摄取蛋白质，ADF和NDF影响家畜采食量和消化情况，粗脂肪(EE)影响适口性[28]，本研究中老芒麦+箭筈豌豆组合与老芒麦+饲用豌豆组合间的粗蛋白质含量、酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维无显著差异，这和姚泽英等[29]研究发现紫花苜蓿+无芒雀麦组合与紫花苜蓿+垂穗披碱草组合间粗蛋白质、酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维无显著差异的结果相似。但本研究中老芒麦+箭筈豌豆组合间粗脂肪含量显著高于老芒麦+饲用豌豆组合(P<0.05)，可能是因为不同牧草品种在高寒生境下对粗脂肪指标的响应不同，表现出不同组合间差异显著现象。以上研究说明高寒区禾豆混播草地生产力，混播草地优于单播，且老芒麦+箭筈豌豆优于老芒麦+饲用豌豆，粗蛋白质、酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维均无差异，仅粗脂肪存在差异。

3.2 混播比例对草地生产性能和营养品质的影响

3.3 灰色关联度综合分析

4 结论